- Semestre: S4 - Module: Thermodynamique chimique
Cours du Professeur: A.BOUHAOUSS (Responsable du module) Année: 2015-2016 تحميل
- Thermodynamique chimique et diagrammes d'équilibres de phases
TABLE DES MATIERES Introduction......................................................................................................................................1 Chapitre I: Généralités sur la thermodynamique chimique I.1. Quelques notions de thermodynamique......................................................................................3 I.1.1. Système...................................................................................................................................3 I.1.2. Transferts possibles entre le système et le milieu extérieur.....................................................4 I.1.2.1. Différents types de transferts.................................................................................................4 I.1.2.2. Convention de signe..............................................................................................................4 I.2. Notions d'actions extérieures et intérieures.................................................................................4 I.3. Espèce chimique et constituant...........................................................................................4 I.4. La phase............................................................................................................4 I.5. La règle des phases ou la variance..............................................................................................5 I.6. Variables d'état..........................................................................................................................6
I.7. Équation d'état - Fonction d'état..................................................................................................7
I.7.1. Choix des variables d'état.........................................................................................................8 I.7.2. Variations infinitésimale des grandeurs...................................................................................8
I.8. Travail des forces........................................................................................................................9
I.9. Échanges de chaleur....................................................................................................................9
I.10. Équilibre thermodynamique d'un système..............................................................................10 I.11. Nature des échanges ...............................................................................................................11 I.12. Changement d’état: (Transformation).....................................................................................11
I.12.a. Transformation irréversible..................................................................................................11
I.12.b. Transformation quasi-statique..............................................................................................12
I.12.c. Limite idéale : transformation réversible..............................................................................12
I.12.d. Transformations à paramètre fixé.........................................................................................12
I.13. Énergie totale d'un système fermé...........................................................................................14
Chapitre II: Premier et deuxième principe de la thermodynamique
II.1. Premier principe de la thermodynamique...............................................................................15
II.1.1. Énoncé du premier principe..................................................................................................15
II.1.2. Expression de la variation d’énergie interne.........................................................................15 II.1.3. Expressions des compositions...............................................................................................16 II.1.3.1. Capacités thermiques.........................................................................................................16 II.1.3.2. Récapitulatif......................................................................................................................17 II.2. Le second principe de la thermodynamique............................................................................18 II.2.1. L'entropie.............................................................................................................................18 II.2.1.1. Signification physique de l’entropie (Influence de la température)...................................19 II.2.1.2. Cas d’un système formé de plusieurs corps purs mélangés dans une phase......................19 II.2.2. Enoncé du deuxième principe de la thermodynamique.......................................................20 II.2.3. Application aux transformations...........................................................................................20 II.3. Application aux système chimiques fermés.............................................................................21 Chapitre III: Le potentiel chimique III.1. Potentiel chimique..................................................................................................................22 III.2. Identité thermodynamique......................................................................................................22 III.2.1. Influence de la température.................................................................................................22 III.2.2. Influence de la pression.......................................................................................................22 III.3. Potentiel chimique des phases gazeuses................................................................................24 III.3.1. Potentiel chimique d'un gaz parfait....................................................................................24 III.3.2. Potentiel chimique d'un mélange idéal de gaz parfaits........................................................25 III.3.3. Potentiel chimique d’un mélange gazeux quelconque.........................................................26 III.4. Potentiel chimique des phases liquides..................................................................................26 III.4.1. Potentiel chimique des solutions idéales.............................................................................26 III.4.2. Potentiel chimique des solutions diluées.............................................................................27 III.4.3. Potentiel chimique dans le cas de non-miscibilité...............................................................28
III.5. Potentiel chimique des phases solides...................................................................................28 III.5.1. Potentiel chimique des solutions solides idéales.................................................................28 III.5.2. Potentiel chimique dans le cas de non-miscibilité...............................................................28 III.6. Fugacité et coefficient de fugacité..........................................................................................30 III.7. Les fonctions "potentiel thermodynamique".........................................................................32 III.8. Les relations de Gibbs............................................................................................................33 Chapitre IV: Les équilibres et les facteurs de l'équilibre IV.1. Affinité chimique et équilibres chimiques.............................................................................35 IV.1.1. Affinité chimique.................................................................................................................35 IV.1.1.1. Lien avec l’entropie produite par irréversibilité...............................................................35 IV.1.1.2. Condition d’équilibre........................................................................................................35 IV.1.2. Critère thermodynamique d’évolution spontanée...............................................................35 IV.1.3. Expression de l’affinité........................................................................................................37 IV.1.4. Constante d’équilibre et la loi d’action des masses.............................................................38 IV.1.5. Critère d’évolution spontanée (de relaxation) d’un système...............................................38 IV.1.6. Variation de la constante d’équilibre avec la température (relation de Van't Hoff)............39 IV.2. Equilibres chimiques..............................................................................................................43 IV.2.1. Equilibre vrai.......................................................................................................................43 IV.2.2. Equilibre Thermique............................................................................................................43 Chapitre V: Solutions et modèles des solutions V.1. Grandeurs molaires..................................................................................................................47 V.1.1. Grandeur molaire d’un corps pur ou d’un mélange de corps purs........................................47 V.1.2. Etat standard.......................................................................................................................47 V.1.3. Grandeurs molaires standard................................................................................................48 V.1.4. Grandeurs molaires partielles...............................................................................................49 V.1.5. Expression de la fonction Z..................................................................................................50 V.1.6. Grandeurs massiques partielles.............................................................................................50
V.1.7. Grandeurs de mélange..........................................................................................................51 V.1.8. Grandeurs molaires partielles de mélange............................................................................51 V.2. Grandeurs d'excès....................................................................................................................52 V.3. Modèles des solutions idéales..................................................................................................53
V.3.1. Modèles des solutions diluées...............................................................................................53
V.3.2. Solutions régulières...............................................................................................................54
Chapitre VI: Les diagrammes de phases binaires
VI.1. Diagramme d'un corps pur.....................................................................................................55
VI.1.1. Relation de Clausius-Clapeyron..........................................................................................57 VI.1.2. Exercice d'application..........................................................................................................58 VI.2. Diagrammes d'équilibres binaires (mélanges binaires)........................................................60 VI.2.1. Condition d’équilibre entre phases......................................................................................60
VI.2.2. Diagramme liquide - vapeur...............................................................................................61
VI.2.2.1. Diagramme d’équilibre isotherme idéal...........................................................................61 VI.2.2.2. Diagramme d’équilibre isobare........................................................................................62 VI.2.2.3. Diagrammes binaires non idéaux (équilibre azéotrope)..................................................66 VI.2.2.4. Diagramme isothermes de liquides non miscibles...........................................................68 VI.2.2.5. Diagramme isobare de liquides non miscibles.................................................................70
VI.2.3. Diagramme liquide -liquide (les liquides ne sont pas tous miscibles)................................72
VI.2.4. Diagramme liquide -solide..................................................................................................73 VI.2.5. Solubilité d'un solide dans un mélange liquide...................................................................73 VI.2.6. Formes les plus courantes de diagrammes de phases..........................................................74 VI.2.6.1. Diagramme avec un point eutectique...............................................................................74
VI.2.6.2. Diagramme à solution solides solubles en toutes proportions..........................................76
VI.3. Thermodynamiques des mélanges des polymères..................................................................83
Chapitre VII: Les diagrammes de phases ternaires VII.1. Diagrammes de phases ternaires........................................................89 VII.2. Un exemple de diagramme de phases..........................................................90 VII.3. Diagramme à point critique..................................................................................92
VII.4. Diagrammes ouverts....................................................................................92
VII.5. Équilibres à trois phases..........................................................................................92 VII.6. Extraction à un seul étage.....................................................................................................93
VII.7. Étage d'extraction..................................................................................................................94
Références...............................................................................................................................98
- THERMODYNAMIQUE CHIMIQUE. COURS ET APPLICATIONS Université des Sciences et de la Technologie Mohammed Boudiaf d’Oran تحميل
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- EXERCICES ET PROBLEMES CORRIGES DE THERMODYNAMIQUE CHIMIQUE Université Mohamed khider- Biskra
TABLE DES MATIRES
Chapitre I : Rappels Mathématiques
Exercice 1…………………….……………………………………….....................1
Exercice 2………………...………………………..……………………………….2
Exercice 3……………...…………………………..……………………………….2
Exercice 4……………...…………………………..……………………………….3
Chapitre II : Mélange de gaz parfait
Exercice 1 …………...……………………………..……………………………….5
Exercice 2 ……………...…………………………..……………………………….6
Exercice 3 …………………...……………………..…………………………….....7
Exercice 4 ……………………...…………………..…………………………….....8
Chapitre III : Premier principe de la thermodynamique
Exercice 1 ……………………...…………………..……………………………...10
Exercice 2 ……………...…………………………..……………………………...10
Exercice 3 ……………...…………………………..……………………………...13
Exercice 4 ……………...…………………………..……………………………...16
Chapitre III : Thermochimie (Enthalpies de réaction)
Exercice 1 ………………………………………..…………………………...…...17
Exercice 2 ………………...………………………..……………………………...18
Exercice 3 ………………………………………..……...………………………...19
Exercice 4 …………...……………………………..……………………………...20
Exercice 5 ………………………………………..…………………...…………...21
Exercice 6 ……………………...…………………..……………………………...21
Exercice 7 ………………...………………………..……………………………...23
Exercice 8 ………………………………………..……...………………………...24
Exercice 9 ………………...………………………..……………………………...24
Exercice 10 ………………...……………………....……………………………...24
Chapitre IV :Deuxième principe de la thermodynamique
a. Entropie
Exercice 1 ………………………………………..………………………………..26
Exercice 2 ………………...………………………..……………………………...26
Exercice 3 ………………………………………..……...………………………...28
b. Enthalpie libre et équilibres chimiques
Exercice 1 …………...……………………………..……………………………...29
Exercice 2 ………………………………………..…………………...…………...30
Exercice 3 ……………………...…………………..……………………………...31
Exercice 4 ………………...………………………..……………………………...32
Exercice 5 ………………………………………..……...………………………...33
Exercice 6 ………………...………………………..……………………………...33
Exercice 7 ………………...……………………....…………………………….....34
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السلام عليكم
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هو نفسه في شعبة هندسة الطرائق من ST
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